提高旋流器含聚适用性的降粘装置研究

发布时间：2020-10-25 22:00

　　 随着油田采出液含水率的逐渐升高,先后出现了二次、三次采油技术,其中三次采油技术通过碱-表面活性剂-聚合物驱油明显提高了原油产收率。旋流器以其设备体积小、处理量大、分离效率高等优点,被广泛应用于石油化工等领域。聚合物驱油技术的使用改变了处理液的流变特性,提高了水相粘度,不仅使抽油杆等受力情况更加复杂,而且降低了旋流器的分离性能,增大了油田采出液及地面污水的处理难度。为了探索含聚对介质流变特性的影响,本文采用流变仪针对不同浓度聚合物溶液开展了流变分析实验,掌握了含聚浓度对介质流变特性的影响规律,得出了不同浓度聚合物溶液的粘度、剪切应力随剪切速率的变化情况,以及不同浓度聚合物溶液的稠度系数和流变行为指数等基本流变特性参数。采用牛顿流体数值模拟方法针对不同粘度条件对旋流器流场特性的影响进行数值模拟分析,掌握了连续相介质粘度对旋流器速度场、压力场、油相体积分数和分离效率的影响,得出了粘度对旋流器效率产生影响的临界值。基于物理剪切降粘机理提出了一种机械降粘装置,并完成了结构参数设计,通过正交试验的方法以降粘装置出口处粘度均值为输出指标完成了降粘装置的结构参数优化。采用非牛顿流体数值模拟方法,根据流变测量实验得出的流变特性参数,对不同浓度聚合物溶液进行数值模拟,研究聚合物溶液浓度对旋流器分离性能的影响以及降粘装置的降粘效果。为了保证研究的准确性,构建了降粘装置与旋流器装配的一体化流体域模型,采用非牛顿流体数值模拟方法对流场特性和分离效率等开展了数值模拟分析,对串联降粘装置后旋流器的分离性能进行研究,并构建实验系统开展实验验证,实验结果与数值模拟结果吻合良好,验证了机械降粘装置的可行性及本文数值模拟的准确性。
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TE934
【部分图文】：

用机械降粘方法时，我们可以使聚合物多次流经狭小孔隙，而不是单次流经孔隙。Rho T.等[46]研究表明聚合物的降粘和聚合物的分子量与分子结构均有关分子结构会对聚合物降粘程度产生更大的影响。高速剪切的条件会使聚合物裂，聚合物以氧化还原机理而降解。刘新亮等[47]研究了超声波的强度、频率、时间和温度等参数对污水粘度响，得知，超声波可以对聚合物进行有效降解，污水经处理后，粘度降低以上。1.4.3 聚合物的热降解聚合物在油田中的应用以水溶液为主，常温条件下性质较为稳定，但在有氧的情况下就会发生降解[48]。热降解研究方法主要以热重分析法和微分扫热法，研究发现温度在 100~900 摄氏度的范围内，聚丙烯酰胺主要经历两次解阶段。如图 1.1 所示，聚丙烯酰胺固体质量减少，主要由于其降解生成了 NCO2和 H2O，并确定当温度在 93 摄氏度以下时，由于碳链稳定，不会发生解，但水解度较高[49]。

Changhong Gao 等[50]针对聚合物在地下环境容易发生剪切和加热可以被严重降解的现象，对分子量为 1000 万和 2000 万的 HPAM 样品进行测试研究剪切和高温对其粘度影响。结果表明，剪切和高温均能使聚合物粘度显著降低，其流变特性符合经验幂律方程，并提出了 HPAM 粘度与剪切速率、聚合物浓度和温度的简单关系式。1.4.4 聚合物的生物降解生物降解是指在有机物在生物酶的作用下，进行一些生物化学反应转化为简单化合物的过程，甚至可全部转化为无机物[51]。聚合物的生物降解是指对相关的微生物进行培养和驯化，从而诱导出降解聚合物的能力，主要包括细菌、真菌和藻类等。微生物对聚合物的降解机理主要分为三类，如图 1.2 所示，一是由于微生物自然增长而使聚合物发生机械性破坏的生物物理作用，二是微生物与聚合物产生相对作用发生的化学反应而生成新物质的生物化学作用，三是酶对微生物的直接作用，使聚合物被侵蚀导致分子链变短或氧化。聚合物溶液的生物降解是通过三者的共同作用实现，整个过程伴有物理过程和化学过程，并相互促进[52]。

第一章 绪论本文的研究思路与主要内容聚合物在新型的驱油技术中占有重要的地位，具有广阔的发展前景，油田重要的分离装置，必须与时俱进，适应当今油田介质分离的新形高旋流器含聚适用性，使旋流器在含聚条件下的仍保持较高的分离效要意义。旋流器经历了不断的技术和理论创新，得到各种新型旋流器当今分离工况的新形势，分离效率也越来越高。面对当今油田分离新聚条件下的油水分离，若只局限于对旋流器的自身结构进行改进，提分离效率，在现有技术的基础上提升幅度有限。如图 1.3 所示，为本线图。
【参考文献】

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本文编号：2856013